(57)【要約】【課題】  エアロビック運動本来の目的である脂肪燃焼による血液循環の改善や心肺機能の強化さらには活性酸素の低減などが運動者自身の運動体感にあわせて行えることで健康増進および脂肪減量が可能な構成を備えた有酸素運動装置を提供する。【解決手段】  駆動源により駆動される移動体６を用いて身体の運動エネルギーを消費させる有酸素運動装置１であって、予め設定されているウォーミングアップ状態を実行する過程で運動者により操作される第１のモードスイッチ５Ｄからの信号が入力された際にその時点での移動体の速度を基準とした定常運動状態に切換る制御部１００を備え、制御部１００は、予め設定されているマフェトン理論に基づく脂肪燃焼サイクルから運動者自身の脂肪燃焼サイクルにより切り換えることを特徴とする。【選択図】  図５
2006311956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により駆動される移動体を用いて身体の運動エネルギーを消費させる有酸素運動装置であって、
上記駆動源が出力側に接続され、入力側には予め設定されている始動時からの速度および時間に基づくウォーミングアップ状態から定常運動状態に切り換えるための第１のモードスイッチと、上記定常運動状態から停止に至る速度および時間に基づくクールダウン状態に切り換える第２のモードスイッチとが接続された制御部を備え、
上記制御部は、上記ウォーミングアップ状態が実行されている過程において上記第１のモードスイッチからの信号が入力された時点で定常運動状態を設定し、該定常運動状態を実行している過程で上記第２のモードスイッチからの信号が入力された時点でクールダウン状態へと上記駆動源の駆動状態を切り換えることを特徴とする有酸素運動装置。
【請求項２】
請求項１記載の有酸素運動装置において、
上記定常運動状態は、定速状態を単位時間継続する状態であり、単位時間を１サイクルとして上記第２のモードスイッチからの信号あるいは緊急停止指令があるまで継続する状態であることを特徴とする有酸素運動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の有酸素運動装置において、
上記制御部には、入力側に上記定常運動状態時での速度を変更可能な選択手段が設けられていることを特徴とする有酸素運動装置。
【請求項４】
請求項２記載の有酸素運動装置において、
上記制御部は、定常運動状態時に緊急停止指令が入力された場合にクールダウン状態時とは異なる減速駆動状態を設定可能であることを特徴とする有酸素運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有酸素運動装置に関し、さらに詳しくは、運動者自身の体感を参考に運動条件を設定することで運動者自身にとって効率のよい脂肪燃焼サイクルを設定する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食生活改善や運動による健康増進さらには体脂肪減量などが注目されるようになってきている。  
一方、運動には、エアロビック運動とアネロビック運動とが知られており、そのうち、有酸素運動であるエアロビック運動は脂肪を効率よくエネルギーに変換できることで脂肪燃焼に有効であることが知られている。
【０００３】
エアロビック運動（有酸素運動）を行うに際して用いられる装置には、電動モータなどにより駆動されるベルト上を歩行あるいは走行する構成を備えたトレッドミルや電磁ブレーキなどの制動機構を備えた自転車型のエルゴメータ（エアロバイク）がある。
【０００４】
エアロビック運動を行う際の原理としてよく知られているのはマフェトン理論がある。
【０００５】
この理論は、心拍数を指標として１５分程度のウォーミングアップおよびクールダウンの動作を組み込む運動形態である。  
上述したエアロビック運動に用いられる装置においても、マフェトン理論を実践するための構成を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
特許文献１には、心拍数の変化に追随して速度を制御可能なトレッドミルにおいて、運動前心拍数から、目的の運動強度に該当する心拍数まで、予め設定されたウォーミングアップ時間で歩行速度からスタートし、徐々に目標の運同居湯度に該当する心拍数に達するように心拍数変化を観察しながらトレッドミルに装備されているベルトの速度を変化させるように駆動源の駆動制御を行うようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７７４１３号（段落「０００７」欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された装置の構成においては、予め装置の制御部において設定されている心拍数と運動強度とのマップを参考に運動開始時から徐々にベルトの速度を上昇させるウォーミングアップおよび徐々にベルトの速度を下降させるクールダウンを組み込んで運動量に応じたエアロビック運動を行うことができる。
【０００９】
しかし、運動者は予め装置に設定されている条件に従って、心拍数の変化に応じた運動負荷を強制的に受けることになり、運動者によってはこの条件にそぐわない場合があるが、これの対処法が採られていない。  
つまり、有酸素運動において脂肪燃焼が開始される時期としては、脂肪が燃焼されてエネルギーに変化する際に発生する水分と炭酸ガスの量を基準とする場合がある。これら発生成分のうちで水分は汗として体外に排出されることで運動者が脂肪燃焼が開始されたことを体感することができる。
【００１０】
しかし、従来の装置では、脂肪燃焼開始時であっても、ウォーミングアップ途中で定常運動状態に切り替わることがなく、その分、運動者にとっては過剰な運動量をこなさなければならなくなる。  
過剰な運動量をこなす場合には、心拍数の上昇も含めて酸素の取り込み量が異常に増加することが相俟って、血中酸素の濃度が高くなりやすく、これにより、活性酸素の増加を引き起こす虞がある。  
また、過剰な運動量をこなす場合、特に急激な運動量変化をもたらす場合には、その運動量に見合うように身体的には脂肪ではなく糖質が用いられることになり、乳酸の発生なども引き起こし、これにより、エアロビック運動本来の目的である脂肪燃焼による血液循環の改善や心肺機能の強化さらには活性酸素の低減を達成しにくくなる。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来の有酸素運動装置における問題に鑑み、エアロビック運動本来の目的である脂肪燃焼による血液循環の改善や心肺機能の強化さらには活性酸素の低減などが運動者自身の運動体感にあわせて行えることで健康増進および脂肪減量が可能な構成を備えた有酸素運動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、駆動源により駆動される移動体の駆動状態を予め設定されている駆動条件によって実行されるウォーミングアップ時に運動者自身が指令した時点で定常運動状態に切り換えるようにして運動者自身が脂肪燃焼運動を継続開始時期を選択でき、これにより、過剰な運動量を与えないようにすることを特徴としている。
【００１３】
特に、請求項１記載の発明では、駆動源により駆動される移動体を用いて身体の運動エネルギーを消費させる有酸素運動装置であって、上記駆動源が出力側に接続され、入力側には予め設定されている始動時からの速度および時間に基づくウォーミングアップ状態から定常運動状態に切り換えるための第１のモードスイッチと、上記定常運動状態から停止に至る速度および時間に基づくクールダウン状態に切り換える第２のモードスイッチとが接続された制御部を備え、上記制御部は、上記ウォーミングアップ状態が実行されている過程において上記第１のモードスイッチからの信号が入力された時点で定常運動状態を設定し、該定常運動状態を実行している過程で上記第２のモードスイッチからの信号が入力された時点でクールダウン状態へと上記駆動源の駆動状態を切り換えることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の有酸素運動装置において、上記定常運動状態は、定速状態を単位時間継続する状態であり、単位時間を１サイクルとして上記第２のモードスイッチからの信号あるいは緊急停止指令があるまで継続する状態であることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の有酸素運動装置において、上記制御部には、入力側に上記定常運動状態時での速度を変更可能な選択手段が設けられていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の有酸素運動装置において、上記制御部は、定常運動状態時に緊急停止指令が入力された場合にクールダウン状態時とは異なる減速駆動状態を設定可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、予め設定されている駆動源の駆動制御条件に基づき実行されるウォーミングアップ運動時に運動者自身が脂肪燃焼開始時期と判断して第１のモードスイッチを操作した場合には、ウォーミングアップ運動の過程であっても脂肪燃焼を継続されるための定常運動状態に切り換えることができ、また、クールダウンも定常運動状態を基準にしてその時期を変更することができる。これにより、運動者自身の体力や運動能力にあわせた脂肪燃焼サイクルを設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は 、本実施例による有酸素運動装置の一つであるトレッドミルの外観図である。
トレッドミル１は、床フレームからなる基台２、手すり３，４、コンソールパネル５、連続ベルト６および底部支持脚７を主要部として備えている。
【００２０】
基台２にはその長手方向一方端に手すり３，４の下部が取り付けられると共に、連続ベルト６を駆動するための電動モータ（図示されず）が収容されているケーシング８が設けられている。なお、図１において符号９は、必要に応じて運動者に向けて酸素を供給するノズルである。
【００２１】
連続ベルト６は、図示しないが、基台２の長手方向に沿って展張面が設けられ、展張面の両端に相当するケーシング８側およびこれと反対側に設けられたプーリ（図示されず）に掛け回されている。プーリのうちの一方はケーシング８内に位置する電動モータにより駆動される。
【００２２】
コンソールパネル５は、後述する制御部およびこの制御部に対して運動者からの指令や運動状態の表示を行う部分であり、その詳細が図２に示されている。  
図２には、コンソールパネル５の内容を示す図であり、同図において、コンソールパネル５には、スタートスイッチ５Ａ、ストップスイッチ５Ｂ、運動状態表示部５Ｃ，ウォーミングアップ状態から定常運動状態に切り換えるための第１のスイッチ５Ｄ、定常運転状態から徐々に減速して停止に至る動作に切り換えるための第２のモードスイッチ５Ｅ、運動による消費カロリーや歩行距離および時間さらには運動時間などを表示する表示パネル部５Ｆ、増速・減速スイッチＧ，５Ｇ’そして緊急停止ボタンスイッチ５Ｈが設けられている。第２のモードスイッチ５Ｅは、クールダウン選択のために用いられるスイッチである。
【００２３】
コンソールパネル５に設けられている各種スイッチ群および表示部は図３に示す制御部に接続されている。  
図３に示す制御部１００は、トレッドミル１の駆動制御および各種情報の取り扱いを行う部分であり、予め設定されている運動サイクル、つまり、連続ベルト６の稼働状態および運動者からの指令により連続ベルトの稼働状態を切り換える制御が可能なマイクロコンピュータで主要部が構成されており、図示しないインターフェースを介して入力側には、スタートスイッチ５Ａ、ストップスイッチ５Ｂ、第１のモードスイッチ５Ｄ、第２のモードスイッチ５Ｅおよび緊急停止ボタンスイッチ５Ｈが接続され、出力側には、運動状態表示部５Ｆおよび数値表示部５Ｃを備えた表示パネル１０１および連続ベルト６の駆動源となる電動モータの駆動部１０２がそれぞれ接続されている。
【００２４】
制御部１００では、この種、トレッドミルにおいて用いられる有酸素運動サイクルとして知られているマフェトン理論（例えば、Ｄｒ．フィリップ・マフェトン著  株式会社ランナーズ発行「革命的エアロビックトレーニング  「マフェトン理論」で強くなる」第３４頁）を用いたウォーミングアップ状態、定常運動状態およびクールダウン状態を実行する脂肪燃焼運動サイクルを行うべく連続ベルト６の駆動速度および駆動時間が予め設定されており、ウォーミングアップ状態において運動者の指令に応じて予め設定されているサイクルを運動者個人に合わせた脂肪燃焼運動サイクルに切り換えるようになっている。
【００２５】
図４は、上述したマフェトン理論に基づく脂肪燃焼運動サイクルを前提として本実施例における制御部１００で実行される動作を示すタイイングチャートであある。  
図４において、実線で示すタイミングは心拍数を参照しながら運動状態を設定するマフェトン理論に基づく脂肪燃焼運動サイクルを示している。  
このサイクルにおいては、始動時から１５分程度の所定時間（図４中、符号Ｔ１で示す時間）の間、徐々に増速して心拍数を上昇させることにより血液の流れを変えると共にエアロビック筋への血液供給を促すウォーミングアップ状態と、所定時間経過した後、一定速で所定時間を１サイクルとする運動サイクル（図４において符号Ｔｓで示す）を複数サイクル継続する（Ｔｓ×８サイクル）定常運動状態と、定常運動状態から停止するまでの所定時間（図４中、符号Ｔ１’で示す）の間、ウォーミングアップ状態と同様な条件により徐々に減速して心拍数を徐々に低下させることにより体内での血流の滞りを防止するクールダウン状態とが設定されている。
【００２６】
一方、二点鎖線で示すタイミングは、運動者自身の指令による脂肪燃焼運動サイクルを示しており、このサイクルにおいては、ウォーミングアップ状態の過程で第１のモードスイッチ５Ｄが操作されると（図４中、符号Ｔａで示すタイミング）、予め設定されているウォーミングアップ状態を中断して定常運動状態に切り換えられる。
【００２７】
定常運転状態に切り換えられると、制御部１００では、切り換えられた時点での速度と予め設定されている時間とを用いた運動サイクルを１サイクルとして、実線で示した定常運動状態の場合と同様な条件（Ｔｓ×８サイクル）を実行することになるが、運動者がクールダウンスイッチ５Ｅを操作した場合には、ウォーミングアップ状態での増速条件と同じ条件を用いて減速し、停止に至る制御が実行される（図４中、符号Ｔａ’で示すタイミング）。
【００２８】
第１のモードスイッチ５Ｄの操作は、運動者自身が脂肪燃焼の開始時期として燃焼による排出物の一つである汗が出ることを基準として行われる。  
このため、強制的なウォーミングアップ状態を継続するのではなく運動者自身に応じた脂肪燃焼開始時期を選択して定常運動状態を継続することになる。定常運動状態は、予め設定されている速度と所定時間とを１サイクルとしているため、その継続時間に応じて脂肪燃焼量が増加することになる。
【００２９】
一方、本実施例では、ウォーミングアップ状態、定常運動状態およびクールダウン状態において水分補給の指示を行うようになっている。  
つまり、この種、エアロビック運動などの持久的な運動を行う際には水分の補給が重要となることが一般に知られており、身体の６０％を占める水分が汗などにより排出されると脱水症状を起こす虞がある。そこで、本実施例では、ウォーミングアップ開始時点から所定時間毎（図４において符号Ｔｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３で示すタイミング）に水分補給を促す表示をコンソールパネル５において行うようになっている。水分補給を促す表示としては、図２において符号５Ｐで示すように、例えばボトルの表示を点灯させる形式などが用いられ、この表示は所定時間継続して行われた後消灯する。
【００３０】
一方、制御部１００では、所定時間毎の水分補給表示が行われるタイミングにおいて連続ベルト６の速度を一時的に減速するようになっている。これにより、運動者は連続ベルト６の速度が影響して水分補給姿勢をとった際にふらついたりするのを防止されることなる。なお、水分補給時において運動者が必要としない場合あるいは水分補給後に予め設定されている減速状態を強制的に解除した場合のためにコンソールパネル５には、符号５Ｑで示す解除スイッチが設けられている。なお、図２に示すコンソールパネル５において符号５Ｊは、運動者の体重入力スイッチであり、符号５Ｋはコンソールパネル５内の表示内容を説明する表示欄をそれぞれ示している。
【００３１】
本実施例は以上のような構成であるから、トレッドミル１の連続ベルト６に載った運動者がスタートスイッチ５Ａを操作すると、制御部１００において電動モータの駆動制御が実行される。  
制御部１００では、スタートスイッチ５Ａが操作された時点で予め設定されている脂肪燃焼運動サイクルを開始する。この場合には、予め設定されているウォーミング状態を開始するように電動モータの増速制御が実行される。
【００３２】
ウォーミングアップ状態において運動者による第１のモードスイッチ５Ｄの操作が行われない場合には、図４中、実線で示す脂肪燃焼運動サイクルに従った速度制御が実行される。この制御中に、運動者から増速スイッチあるいは減速スイッチ５Ｇ、５Ｇ’のいずれかが操作された場合には、その操作状況に応じた増速あるいは減速状態に切り換えられる。本実施例では、増速および減速レンジとして１回の押圧操作により１Ｋｍ／ｈが設定されている。
【００３３】
また、緊急停止ボタンスイッチ５Ｈが操作された場合には、急停止をなるべく避ける条件、つまり減速度を大きくした状態で停止するようになっている。これにより、急停止時などに起こりやすい血液の滞留を防止してふらつきや転んだりするのを防止することができる。
【００３４】
一方、ウォーミングアップ状態において予め設定されている最高速度および時間に達する過程で運動者により第１のモードスイッチ５Ｄが操作されると、制御部１００では、第１のモードスイッチ５Ｄが操作された時点での速度を登録し、その速度に基づく定常運動状態を開始する。  
つまり、予め設定されているウォーミングアップ状態の設定時間が１５分であるところ、例えば、５分、１０分などのように１５分未満で第１のモードスイッチ５Ｄを操作すると、ウォーミングアップ状態で設定されている増速段階の速度のうちで、操作された時点での速度が基準となって定常運動状態の運動サイクルを実施する。  
従って、運動者自身が脂肪燃焼により生成される汗の出現を体感することで脂肪燃焼継続運動である定常運動状態への移行時期を選択することができる。これにより、ウォーミングアップ状態での過剰な運動状態をなくして、いわゆる、脂肪ではなく糖質の消費が行われてしまう無酸素運動を継続してしまうのを防止することができる。
【００３５】
定常運動状態は、予め設定されている所定時間、換言すれば、サイクル数をこなすことで完了するが、この運動状態において運動者が速度変更を選択した場合には、その選択された速度を維持すべく駆動部１０２に対して信号が出力される。
【００３６】
定常運動状態が、予め設定されている所定時間、換言すれば、サイクル数をこなすことで完了す時点で徐々に減速するクールダウンが実行される。
【００３７】
クールダウン状態では、予め設定されている時間を継続して行う場合とは別に、第２のモードスイッチ５Ｅ（図２参照）が操作された場合には、定常運動状態にあるときでも強制的にクールダウン動作に移行する。
【００３８】
一方、制御部１００では、ウォーミングアップ状態、定常運動状態およびクールダウン状態をそれぞれ監視しながら、所定タイミングにより水分補給制御が行われる。  
水分補給制御は、脂肪燃焼運動サイクルの開始時から終了時までの間で所定間隔において実行され、コンソールパネル５における水分補給表示部５Ｐ（図２参照）を順次点灯させるとともに、そのタイミングに合わせて連続ベルトの速度を一時的に減速する。減速状態が所定時間継続された後あるいは解除スイッチ５Ｑが操作された場合には、連続ベルトの速度を元の状態に復帰あるいは維持する。
【００３９】
図５は、上述した制御部１００の動作を説明するためのフローチャートであり、同図においてスタートスイッチ５Ａが投入されると連続ベルト６に対する駆動制御が開始され、ウォーミングアップ処理が行われる（ＳＴ１）。
【００４０】
ウォーミングアップ処理では、上述したように予め設定されている増速状態および時間に基づき連続ベルト６が駆動される。
【００４１】
ウォーミングアップ処理の継続時間が監視され（ＳＴ２）、所定時間継続された場合には定常運動処理が実行される（ＳＴ３）。
【００４２】
ステップＳＴ２において、所定時間に達していない状態で第１のモードスイッチ５Ｄの操作状態が監視され（ＳＴ４）、操作された場合には、その時点での速度を検知し、その速度に基づき定常運動状態に切り換える（ＳＴ５）。
【００４３】
ステップＳＴ３で示す定常運動処理では、上述したように、予め設定された速度および所定時間を１サイクルとしてあるいは第１のモードスイッチ５Ｄが操作された時点での速度および所定時間を１サイクルとして複数サイクル継続する処理が実行される。また、図示していないが、定常運動状態にあるときには、増速・減速の各スイッチからの入力状態を監視し、選択された速度に切り換えるようになっている。
【００４４】
ステップＳＴ３で示す定常運動処理の継続時間が監視され（ＳＴ６）、所定時間に達した場合にはクールダウン処理が実行される（ＳＴ７）。  
ステップＳＴ６において所定時間に達していない状態で第２のモードスイッチ５Ｅの操作状態が監視され（ＳＴ８）、操作された場合には、その時点でクールダウン処理に移行される。
【００４５】
本実施例によれば、ウォーミングアップ状態時に運動者の体感により脂肪燃焼開始が判断された時点で定常運動状態、つまり脂肪燃焼サイクルに切り換えられるので、常時脂肪の燃焼が行われる有酸素運動を継続することが可能となり、糖質の消費に繋がる無酸素運動を一切行わなくて済むので、効率よく脂肪燃焼を行わせることができる。
【００４６】
また、本実施例はトレッドミルを有酸素運動装置の対象としたが、これに限らず、エルゴメータ（エアロバイク）を対象とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明実施例による有酸素運動装置の外観図である。
【図２】図１に示した有酸素運動装置に装備されているコンソールパネルの内容を説明するための図である。
【図３】図１に示した有酸素運動装置に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図３に示した制御部において実行される脂肪燃焼サイクル動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図３に示した制御部の作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１      トレッドミル
５      コンソールパネル
５Ａ    スタートスイッチ
５Ｂ    ストップスイッチ
５Ｃ    数値表示部
５Ｄ    第１のモードスイッチ
５Ｅ    第２のモードスイッチ
５Ｈ    緊急停止ボタンスイッチ
６      連続ベルト
１００  制御部
１０１  表示パネル
１０２  駆動部
【図１】
2006311956.tif 000003
【図２】
2006311956.tif 000004
【図３】
2006311956.tif 000005
【図４】
2006311956.tif 000006
【図５】
2006311956.tif 000007